.jpg/1280px-Half_Dome_Trek_15_(4245933444).jpg)
Трещины расслоения или пластовые трещины представляют собой системы трещин в горных породах, параллельные поверхности , которые часто приводят к эрозии концентрических плит.
Несмотря на их распространенность во многих различных ландшафтах, геологи еще не пришли к согласию относительно общей теории формирования расслоения. Было предложено много различных теорий, ниже приведен краткий обзор наиболее распространенных.
Эта теория была первоначально предложена пионером геоморфологии Гроувом Карлом Гилбертом в 1904 году. Основой этой теории является то, что эрозия вскрышных пород и эксгумация глубоко зарытой породы на поверхность земли позволяет ранее сжатой породе расширяться радиально, создавая растягивающее напряжение и разрушая породу слоями, параллельными поверхности земли. Описание этого механизма привело к альтернативным терминам для швов отслоения, включая сброс давления или разгрузочные швы. Хотя логика этой теории привлекательна, существует много несоответствий с полевыми и лабораторными наблюдениями, предполагающими, что она может быть неполной, например: [6] [10] [12]
Одно из возможных расширений этой теории для соответствия теории сжимающего напряжения (изложенной ниже) выглядит следующим образом [3] (Гудман, 1989): Эксгумация глубоко залегающих пород снимает вертикальное напряжение , но горизонтальные напряжения могут оставаться в компетентном скальном массиве, поскольку среда ограничена по бокам. Горизонтальные напряжения выравниваются с текущей поверхностью земли, поскольку вертикальное напряжение падает до нуля на этой границе. Таким образом, большие параллельные поверхности сжимающие напряжения могут быть созданы посредством эксгумации, что может привести к разрыву породы при растяжении, как описано ниже.
Камень расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении, а различные породообразующие минералы имеют различные скорости теплового расширения /сжатия. Ежедневные колебания температуры поверхности камня могут быть довольно большими, и многие предполагают, что напряжения, создаваемые при нагревании, заставляют приповерхностную зону камня расширяться и отделяться тонкими пластинами (например, Wolters, 1969). [12] Были замечены большие суточные или вызванные пожаром колебания температуры, которые создают тонкую слоистость и отслаивание на поверхности камней, иногда называемое расслоением. [13] Однако, поскольку суточные колебания температуры достигают только нескольких сантиметров глубины в камне (из-за низкой теплопроводности камня ), эта теория не может объяснить наблюдаемую глубину расслаивания, которая может достигать 100 метров. [1] [3] [6] [10]
Выветривание минералов проникающей водой может вызвать отслаивание тонких оболочек горных пород, поскольку объем некоторых минералов увеличивается при гидратации . [10] Однако не вся гидратация минералов приводит к увеличению объема, в то время как полевые наблюдения за трещинами отслоения показывают, что поверхности швов не претерпели значительных химических изменений, поэтому эту теорию можно отвергнуть как объяснение происхождения крупномасштабных, более глубоких трещин отслоения.
Большие сжимающие тектонические напряжения, параллельные поверхности земли (или свободной поверхности), могут создавать трещины растяжения в горных породах, где направление распространения трещины параллельно наибольшему основному сжимающему напряжению, а направление раскрытия трещины перпендикулярно свободной поверхности. [3] [6] [7] [8] [9] [10] [14] Этот тип трещинообразования наблюдался в лабораторных условиях по крайней мере с 1900 года (как при одноосной, так и при двухосной неограниченной сжимающей нагрузке; см. Gramberg, 1989). [15] Трещины растяжения могут образовываться в поле сжимающих напряжений из-за влияния всепроникающих микротрещин в решетке горных пород и расширения так называемых крыльевых трещин вблизи кончиков преимущественно ориентированных микротрещин, которые затем изгибаются и выравниваются с направлением основного сжимающего напряжения. [16] [17] Трещины, образованные таким образом, иногда называют осевым расколом, продольным расколом или растяжением, и обычно наблюдаются в лабораторных условиях во время испытаний на одноосное сжатие. Высокое горизонтальное или параллельное поверхности сжимающее напряжение может быть результатом региональных тектонических или топографических напряжений, или эрозии или выемки вскрышных пород.
Принимая во внимание полевые данные и наблюдения за возникновением, характером разрушения и вторичными формами, наиболее правдоподобной теорией, объясняющей образование трещин расслоения, представляются высокие сжимающие напряжения, параллельные поверхности, и растрескивание при растяжении (осевой скол).
Признание наличия отслаивающихся швов может иметь важные последствия в геологической инженерии . Наиболее заметным может быть их влияние на устойчивость склона. Отслаивающиеся швы, следующие за рельефом наклонных стенок долины, склонов холмов коренной породы и скал, могут создавать скальные блоки, которые особенно склонны к скольжению. Особенно когда подошва склона подрезана (естественно или в результате деятельности человека), скольжение по плоскостям отслаивающихся швов вероятно, если падение шва превышает угол трения шва. Работа фундамента также может быть затронута наличием отслаивающихся швов, например, в случае плотин . [18] Отслаивающиеся швы, лежащие в основе фундамента плотины, могут создавать значительную опасность утечки , в то время как повышенное давление воды в швах может привести к подъему или скольжению плотины. Наконец, отслаивающиеся швы могут оказывать сильное направленное управление потоком грунтовых вод и переносом загрязняющих веществ.
Медиа, связанные с Exfoliation joints на Wikimedia Commons